铸造工艺性之粘土型砂的性能

铸造工艺性之粘土型砂的性能

工艺性能：与各铸造工序的操作相关的砂型性能。影响：生产率、劳动强度、同时影响铸件质量、流动性、可塑性、粘膜型、保存性、吸湿性、溃散性、复用性。

工作性能;直接影响铸件质量的型砂性能成为工作性能。如湿强度、干强度、高温强度、热湿拉强度、透气性、发气性、耐火度、退让性、导热性等。

粘土砂的性能，主要取决于粘土和原砂的材料的性质及砂、土、水的配合比例在很大程度还受混制工艺、紧实度、温度等影响。

1.湿强度

在外力作用下，型砂达到破坏时，单位面积上所承受的力称为强度。型砂在湿态势的强度为湿强度。影响：起模、翻转、合型、搬运过程中造成塌箱。而在浇注时，则可能承受不住金属液的冲刷，冲坏铸型表面，使铸件产生砂眼，甚至炮火。

湿强度包括湿压、湿拉、湿剪强度。

湿强度主要取决于粘土的质量和加入量，含水量、原砂的颗粒组成、混砂质量、紧实程度。

（1）原砂在粘土加入量足够的情况下，砂粒越细、越不均匀，则型砂质点间的接触面积越大，湿强度越高。

（2）粘土和水分水分适当时，随着粘土量的增加，型砂的湿强度增高。湿强度最大值在水/水+粘土=20%z左右时出现。

（3）混砂时间为了保证粘土砂获得一定的强度，混砂时间要充分，

钠基膨润土由于吸水时间长，因此比钙基膨润土和普通粘土混

砂时间长。

（4）紧实度随着紧实度的提高砂型质点紧密排列，相互接触面积增大，粘土的粘结性能更好的发挥，提高湿强度。

湿强度度对惰性粉末非常敏感，惰性粉末增加，湿强度增加，

但是湿拉强度和湿剪强度会降低，砂型发脆，起模时容易损坏

型腔。

2.干强度

干强度对于干型、表面干型和干芯在运输、合型及浇注初期有着实际意义通常测定抗弯、抗压、抗拉和抗剪等干强度。砂型烘干后，自由水和吸附水逸失，质点相互靠近，质点间附着力增加，砂型湿强度比干强度有显著增加。

砂粒大小对型砂干强度影响不显著。影响干强度主要是粘土和水分。

在相同的粘土加入量的情况下，一般膨润土砂的干强度高于普通粘土砂。但在实际生产中由于膨润土的用量和水分均较低，并且膨润土砂在100-200℃脱水量集中，如果不采取严格的烘干制度将会导致砂型和砂芯开裂，因而实际强度反而回比普通粘土砂低。

增加紧实度，能提高粘土砂的干强度。

3.热湿拉强度

型砂式样在高温急热的条件下，因水分向内迁移，在表面层下数毫米处形成高湿度凝聚层，此层砂的的抗拉强度称为热湿拉强度。

此层砂的湿度较前增高50%以上，其温度低于水的沸点。热湿拉强度之有正常室温的几分之一，是铸件产生加沙缺陷的主要原因之一。

粘土砂的热湿拉强度主要与粘土砂的种类和加入量有关。钠基膨润土砂的热湿拉强度比钙基膨润土砂高。钙基膨润土砂经过活化处理后热湿拉强度显著提高。实验表明，NA2CO3的加入量4%左右最好。

粘土加入量增加时，各种粘土的热湿拉强度都有不同程度的提高。

其次提高式样的紧实度可使热湿拉强度提高;加入面粉、糊精等附加物可使热湿拉强度略有提高；当粘土含量不变时，随砂粒变粗，角形系数变小，热湿拉强度提高。没有揉搓作用的混砂机混制的型砂，其热湿拉强度差。

4.高温强度

试样在高温（相当于铸型在金属液作用下）测得的强度称为高温强度。高温强度太低，型壁在金属液压力的作用下会产生移动，造成铸件壁厚偏差或变形、缩孔、缩松等缺陷。高温强度过高，会阻碍铸件的收缩，使铸件应力增大，严重时造成裂纹。

随着温度的升高，型砂的高温强度逐渐增高，达到最高值后很快下降。膨润土砂和普通粘土砂的高温强度均在950-1000℃左右。

随着粘土加入量的和湿态水分的增加热压强度会有明显的提高。提高式样的湿强度和紧实度都能提高高温强度。

5.残留强度和溃散性

铸型受高温作用后冷却至室温所具有的抗压强度称为残留强度。

铸件凝固冷却后，型砂和芯砂从铸件上清理下来的难易程度称为溃散性。

残留强度于高温强度有一定的关系，加热至高温强度最大值时的温度。冷却下来的残留强度最小。钙基膨润土砂和普通粘土砂的残留强度比钠基膨润土砂低，溃散性好。增加粘土型砂的水分含量，残留强度提高；加入木屑可降低残留强度。因此在保证必要的高温强度的条件下，不应过多的加入水分和粘土。，以免恶化粘土砂的溃散性和残留强度。

6.表面强度

型腔和砂芯表层的强度称为表面强度。如果金属液对型腔表面进行冲刷和冲击力大于表面强度，会产生冲砂、砂眼、表面粗糙等缺陷。表面强度的提高：刷涂料、在型砂中加入糖浆、糊精，提高紧实度，角形系数小和粒度分散的原砂。

7.透气性

型砂孔隙透过气体的能力称为透气性。金属液在浇入砂型时，以及浇入铸型后，在金属液的热作用下，型腔和砂型中的气体受热膨胀、水分蒸发、有机物燃烧或升华、碳酸盐分解等产生大量气体，这些气体如果不及时排出型外，浇注时容易产生呛火，甚至使金属液飞溅，铸件易产生气孔、浇不足等缺陷。

（1）原砂原砂对透气性的影响主要表现在砂的颗粒大小和颗

粒均匀度方面。圆形、颗粒粗大均匀、含泥量少的砂比表面积小，气体透过时所受阻力小，型砂的透气性好。颗粒不均匀的原砂，细小颗粒镶嵌在大颗粒的空隙中，使型砂透气能力大幅下降。

（2）粘土和水分透气性随粘土加入量的增加而降低，对不同的粘土加入量都有对透气性最适应的含水量。

旧砂中含有较多的灰分，若不经除尘处理就回用时，会使型砂透气性变坏，强度降低。

（3）紧实度紧实度越高透气性越差。

（4）煤粉含量型砂中加入煤粉回使透气性降低。

（5）混制工艺为了使型砂混合均匀，混砂时间应足够，使粘土能形成粘土膜均匀包在砂粒表面。但混砂时间过长，不但影响生产率，而且在用活化膨润土砂时易使型砂结块，影响到型砂的透气性。

对于不刷涂料的砂型，透气性不易过高，否则会造成铸件表面粗糙或粘砂缺陷。

8.发气性发气性是指型砂在加热时析出气体的能力，一般用单位

面积的型砂被加热时所产生气体的量表示。随发气物质的增加和浇注温度的提高，发气量增大；当型砂中加入有机粘结剂如（糖浆、糊精）发气量急剧增加，在考虑发气性时，发气速度和开始析出气体的而时间也很重要，因在铸件凝固初期，铸型中形成气体可能性大。

9.流动性型砂在外力作用或本身重力的作用下沿模样和砂粒间相